一种表面化学接枝氧化石墨烯的改性聚酰胺反渗透膜及其制备方法与流程

文档序号:14730048发布日期:2018-06-19 19:22阅读:293来源:国知局
一种表面化学接枝氧化石墨烯的改性聚酰胺反渗透膜及其制备方法与流程

本发明属于复合反渗透膜改性领域,具体涉及一种表面化学接枝氧化石墨烯的改性聚酰胺反渗透膜及其制备方法。



背景技术:

聚酰胺类反渗透膜是应用最为广泛的反渗透膜,广泛应用于海水淡化和苦咸水淡化等。但是目前聚酰胺类反渗透膜的耐氯性较差,在游离氯的作用下,聚酰胺反渗透膜上的交联芳香聚酰胺遵循多步氯化降解过程,造成了聚酰胺反渗透膜性能的衰减,脱盐率逐渐下降,导致膜寿命的缩减。所以聚酰胺反渗透膜的耐氯性改性是改性研究的热点之一,主要采用的方法有物理涂覆或是化学接枝形成保护层,本体掺杂具有耐氯性的物质和新材料的开发等。具有抗氧化性的纳米材料如碳纳米管与氧化石墨烯的添加均能一定程度地提高膜的耐氯性,这些抗氯性纳米材料可以使用本体掺杂,表面涂覆和化学接枝等方法介入到膜表面来起到耐氯性。

氧化石墨烯是石墨烯最常见的一种衍生物,片层薄、亲水性好、机械强度高;其表面分布着大量的极性含氧官能基团,包括羟基、酚羟基、内酯基和羧基,在水中具有良好的分散性和反应活性;氧化石墨烯的丰富的含氧官能团具有潜在的抗氧化性可以提高聚酰胺膜的抗氯性;另一方面,氧化石墨烯具有丰富到羧基基团,具有酰胺化反应活性。但是目前还没有关于将氧化石墨烯化学接枝到聚酰胺膜表面提高耐氯性的改性研究。



技术实现要素:

本发明的目的是提供了一种表面化学接枝氧化石墨烯的改性聚酰胺反渗透膜及其制备方法。聚酰胺膜膜表面含有缩聚反应未反应的羧基基团和氧化石墨烯表面丰富的羧基基团,都可以提供与多氨基物质反应的活性位点。

本发明利用多氨基物质,通过EDC/NHS催化羧基和氨基反应的方法,将氧化石墨烯羧基和聚酰胺膜羧基相连接,实现了氧化石墨烯在聚酰胺膜上的层层接枝,大大提高聚酰胺膜的耐氯性,并且改性膜具有良好的稳定性。

为实现上述发明目的,本发明通过下述技术方案加以实现:

本发明提供了一种表面化学接枝氧化石墨烯的改性聚酰胺反渗透膜,利用多氨基化合物作为连接体,以1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺为催化剂,催化芳香聚酰胺复合反渗透膜和氧化石墨烯发生酰胺化反应,实现聚酰胺复合反渗透膜表面的羧基与氧化石墨烯的羧基连接以及氧化石墨烯层间羧基的连接,制得表面化学接枝一层或多层氧化石墨烯的改性聚酰胺反渗透膜。

进一步的:所述多氨基化合物为含有两个或两个以上氨基结构的化合物。

本发明还提供了所述的表面化学接枝氧化石墨烯的改性聚酰胺反渗透膜的制备方法,它包括以下步骤:

(1)将芳香聚酰胺复合反渗透膜表面用水冲洗干净;配置浓度为0-50mmol/L的MES水溶液;

(2)芳香聚酰胺复合反渗透膜表面-COOH的活化:将EDC加入到水或者所述MES水溶液中制得EDC混合溶液;将所述EDC混合溶液与芳香聚酰胺复合反渗透膜充分接触进行反应;反应完后取出膜,再向取出膜后的溶液中加入NHS,将膜再次浸入,反应后再取出膜;

(3)量取多氨基化合物加入到步骤(2)取出膜后的溶液中,将膜浸入,在黑暗环境下反应,反应完后取出膜,用水清洗干净;

(4)GO-COOH的活化:配置含有GO的水或者MES溶液;将EDC加入到含有GO的水或者MES溶液,活化;再加入NHS进行活化;

(5)将步骤(3)清洗干净的膜浸入到步骤(4)活化后的GO溶液中,在黑暗环境下反应直至反应完成;

(6)用水彻底清洗芳香聚酰胺复合反渗透膜表面,制得表面接枝一层氧化石墨稀的芳香聚酰胺复合反渗透膜;

或者重复n次步骤(2)-(5),制得表面接枝n+1层GO的以GO封端的芳香聚酰胺复合反渗透膜。

进一步的:在所述步骤(6)之后重复步骤(2)-(3),制得表面接枝n+1层GO的以多氨基类物质封端的芳香聚酰胺复合反渗透膜。

进一步的:所述步骤(1)中MES水溶液的pH为5-7。

进一步的:所述步骤(2)中EDC混合溶中EDC的加入量按照质量比-COOH:EDC=1:1-2,EDC混合溶液与芳香聚酰胺复合反渗透膜的反应时间为10-60min。

进一步的:所述步骤(2)中按照质量比EDC:NHS=1-3:1向溶液中加入NHS,反应10-60min。

进一步的:所述步骤(3)中加入的多氨基化合物在取出膜后的溶液中的质量分数为0.05%-0.5%。

进一步的:所述步骤(3)中和(5)在黑暗环境下反应1-48小时。

进一步的:所述步骤(4)中MES溶液中含有质量分数为5-50mmg/L GO,超声至完全溶解,按照质量比GO:EDC=1:1将EDC加入到MES溶液,活化10min,再按照EDC:NHS=1-3:1加入NHS,活化30min。

与现有技术相比,本发明的优点和技术效果是:本发明利用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺活化羧基的方法,将具有亲水性且具有抗氧化性的氧化石墨烯接枝到芳香聚酰胺复合反渗透膜表面。GO和膜表面的羧基通过多氨基物质,形成了牢固的酰胺键,进一步通过GO与GO之间的羧基的连接,实现GO的多层接枝。氧化石墨烯具有亲水性和抗氧化性,能够大大提高改性膜的耐氯性,且膜分离性能改变不大。本发明的优点在于反应条件温和、方法简单、溶液可反复利用、生产成本较低、膜性能稳定。

在采用本发明方法制成所述的抗氯性反渗透复合膜后,本发明还测试了所述复合膜经过次氯酸钠浸泡的抗氯性情况。结果表明:相比于传统的反渗透膜,采用本发明方法制成的改性反渗透复合膜经过次氯酸钠浸泡后,截留率衰减明显减小,表现出良好的抗氯性。

附图说明

图1为实施例1制得的表面接枝一层氧化石墨烯的芳香聚酰胺复合反渗透膜的表面结构扫描电镜图。

图2为实施例2制得的表面接枝二层氧化石墨烯的芳香聚酰胺复合反渗透膜的表面结构扫描电镜图。

图3为实施例3制得的表面接枝二层氧化石墨烯并且以乙二胺封端的芳香聚酰胺复合反渗透膜的表面结构扫描电镜图。

图4为实施例4制得的表面接枝一层氧化石墨烯的芳香聚酰胺复合反渗透膜的表面结构扫描电镜图。

图5为实施例5制得的表面接枝五层氧化石墨烯的芳香聚酰胺复合反渗透膜的表面结构扫描电镜图。

图6为实施例6制得的表面接枝一层氧化石墨烯的芳香聚酰胺复合反渗透膜的表面结构扫描电镜图。

图7为实施例7制得的表面接枝一层氧化石墨烯的芳香聚酰胺复合反渗透膜的表面结构扫描电镜图。

图8为实施例8制得的表面接枝一层氧化石墨烯的芳香聚酰胺复合反渗透膜的表面结构扫描电镜图。

图9为对比例1中芳香聚酰胺复合反渗透膜的表面结构扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的说明。

本发明提供了一种表面化学接枝氧化石墨烯的改性聚酰胺反渗透膜,利用多氨基结构的化合物作为连接体,使用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(简称EDC)/N-羟基琥珀酰亚胺(简称NHS)催化酰胺化反应,实现芳香聚酰胺复合反渗透膜表面的羧基与氧化石墨烯羧基以及氧化石墨烯层间羧基的连接;表面层层化学接枝氧化石墨烯(GO)的化学反应如下:

实施例1

本实施例改性聚酰胺反渗透膜的制备方法包括以下步骤:

(1)选取原膜型号为陶氏LCLE-4040,剪取尺寸为15×10cm的芳香族聚酰胺膜,纯水洗净待用。

(2)称取2.928g 2-(N-吗啡啉)乙磺酸(MES)溶解在水中,用NaOH溶液调节其pH=5.9,500ml容量瓶定容。

(3)取出200mlMES溶液,加入0.1g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC),将膜全部浸入其中,10min后取出膜,再往取出膜后的溶液中加入0.05g N-羟基琥珀酰亚胺(NHS),将膜再次浸入,反应30min后取出;

(4)称取0.2ml乙二胺(EDA)加入到步骤(3)取出膜后的溶液中,将膜浸入,在黑暗环境下反应过夜;

(5)取出上一步实验的膜,用纯水清洗干净待用;取200ml MES溶液,先称取0.0075g氧化石墨烯(GO),加入到MES溶液并超声至完全溶解,再加入0.0075g EDC,活化10min,再加入0.0075g NHS,活化30min;

(6)将上述清洗干净的膜浸入活化后的GO溶液中,在黑暗环境下反应过夜;

(7)用去离子水彻底清洗芳香聚酰胺复合反渗透膜表面,制得一层接枝GO的芳香聚酰胺复合反渗透膜。

膜通量和截留率的测试:将制得的GO接枝改性反渗透膜在1.55MPa、25℃下过滤浓度为2000ppm体积为6.0L的氯化钠水溶液30min后测试其初始渗透通量和截留率。膜通量和氯化钠截留率分别以以下公式计算。

通量=渗透液体积/(时间×膜面积);

截留率=(进料液电导率-渗透液电导率)/进料液电导率;

耐氯性实验:配置次氯酸钠浓度为500ppm,用HCL调节pH=7,将测试完初始性能的膜浸泡在次氯酸钠溶液中,进行耐氯性实验,分别测试浸泡24h、64h和112h后的膜通量和截留率(条件同上)。

在1.55MPa、25℃下过滤2000ppm的氯化钠水溶液测试得到一层GO接枝改性芳香聚酰胺复合反渗透膜初始渗透通量和盐截留率见表1。

表面接枝一层GO的反渗透膜的耐氯性实验见表2。

实施例2

本实施例改性聚酰胺反渗透膜的制备方法包括以下步骤:

(1)选取原膜型号为陶氏LCLE-4040,剪取尺寸为15×10cm的芳香族聚酰胺膜纯水洗净待用。

(2)称取2.928g 2-(N-吗啡啉)乙磺酸(MES)溶解在水中,用NaOH溶液调节其pH=6,500ml容量瓶定容。

(3)取出200mlMES溶液放入烧杯中,加入0.1g EDC,将膜全部浸入其中,10min后取出膜,再往溶液中加入0.05g NHS,将膜再次浸入,反应30min后取出。

(4)称取0.2ml乙二胺(EDA)加入到取出膜后的溶液中,将膜浸入,在黑暗环境下反应过夜。

(5)取出上一步实验的膜,用纯水清洗干净,取出200ml MES溶液,先称取0.0075g GO,加入到MES溶液并超声至完全溶解,称取0.0075g EDC加入到溶液,活化10min,再加入0.0075g NHS,活化30min。

(6)将上述清洗干净的膜浸入活化后的GO溶液中,在黑暗环境下反应过夜,获得接枝一层GO的改性膜。

(7)重复步骤(3)-(6)在接枝一层GO的膜再接一层GO,用去离子水彻底清洗芳香聚酰胺复合反渗透膜表面,制得二层GO接枝的芳香聚酰胺复合反渗透膜。

膜通量和截留率的测试与实施例1中的测试方法相同;

耐氯性实验与实施例1中的测试方法相同;

在1.55MPa、25℃下过滤2000ppm的氯化钠水溶液测试得到二层GO接枝改性芳香聚酰胺复合反渗透膜初始渗透通量和盐截留率见表1。

表面接枝两层GO的反渗透膜的耐氯性实验见表2。

实施例3

本实施例改性聚酰胺反渗透膜的制备方法包括以下步骤:

(1)选取原膜型号为陶氏LCLE-4040,剪取尺寸为15×10cm的芳香族聚酰胺膜纯水洗净待用。

(2)称取2.928g 2-(N-吗啡啉)乙磺酸(MES)溶解在水中,用NaOH溶液调节其pH=6,500ml容量瓶定容。

(3)取出200mlMES溶液放入烧杯中,加入0.1g EDC,将膜全部浸入其中,10min后取出膜,再往溶液中加入0.05g NHS,将膜再次浸入,反应30min后取出;

(4)称取0.2ml乙二胺(EDA)加入到取出膜后的溶液中,将膜浸入,在黑暗环境下反应过夜;

(5)取出上一步实验的膜,用纯水清洗干净,取出200ml MES溶液,先称取0.0075g GO,加入到MES溶液并超声至完全溶解,称取0.0075g EDC加入到溶液,活化10min,再加入0.0075g NHS,活化30min;

(6)将上述清洗干净的膜浸入活化后的GO溶液中,在黑暗环境下反应过夜,获得接枝一层GO的改性膜;

(7)重复步骤(3)-(6)在接枝一层GO的膜再接一层GO,用去离子水彻底清洗芳香聚酰胺复合反渗透膜表面,制得二层GO接枝的芳香聚酰胺复合反渗透膜。

(8)再重复步骤(3)-(4)在接枝GO的膜表面再接一步乙二胺,用去离子水彻底清洗芳香聚酰胺复合反渗透膜表面,制得乙二胺封端的接枝一层GO的芳香聚酰胺复合反渗透膜。

膜通量和截留率的测试与实施例1中的测试方法相同;

耐氯性实验与实施例1中的测试方法相同;

在1.55MPa、25℃下过滤2000ppm的氯化钠水溶液测试得到一层GO接枝改性芳香聚酰胺复合反渗透膜初始渗透通量和盐截留率见表1。

以乙二胺封端表面接枝二层GO的反渗透膜的耐氯性实验见表2。

实施例4

本实施例改性聚酰胺反渗透膜的制备方法包括以下步骤:

(1)选取原膜型号为陶氏LCLE-4040,剪取尺寸为15×10cm的芳香族聚酰胺膜纯水洗净待用。

(2)称取4.928g 2-(N-吗啡啉)乙磺酸(MES)溶解在水中,用NaOH溶液调节其pH=6.3,500ml容量瓶定容。

(3)取出200mlMES溶液放入烧杯中,加入0.2g EDC,将膜全部浸入其中,10min后取出膜,再往溶液中加入0.1g NHS,将膜再次浸入,反应30min后取出。

(4)称取0.3ml乙二胺(EDA)加入到取出膜后的溶液中,将膜浸入,在黑暗环境下反应过夜。

(5)取出上一步实验的膜,用纯水清洗干净,取出200mlMES溶液,先称取0.009g GO,加入到MES溶液并超声至完全溶解,称取0.009g EDC加入到溶液,活化10min,再加入0.009g NHS,活化30min。

(6)将上述清洗干净的膜浸入活化后的GO溶液中,在黑暗环境下反应过夜。

(7)用去离子水彻底清洗芳香聚酰胺复合反渗透膜表面,制得接枝一层GO的芳香聚酰胺复合反渗透膜。

膜通量和截留率的测试:将制得的GO接枝改性反渗透膜在1.55MPa、25℃下过滤浓度为2000ppm体积为6.0L的氯化钠水溶液30min后测试其初始渗透通量和截留率。膜通量和氯化钠截留率分别以以下公式计算。

通量=渗透液体积/(时间×膜面积);

截留率=(进料液电导率-渗透液电导率)/进料液电导率;

耐氯性实验实验与实施例1中的测试方法相同。

在1.55MPa、25℃下过滤2000ppm的氯化钠水溶液测试得到一层GO接枝改性芳香聚酰胺复合反渗透膜初始渗透通量和盐截留率见表1。

表面接枝一层GO的反渗透膜的耐氯性实验见表2。

实施例5

本实施例改性聚酰胺反渗透膜的制备方法包括以下步骤:

(1)选取原膜型号为陶氏LCLE-4040,剪取尺寸为15×10cm的芳香族聚酰胺膜纯水洗净待用。

(2)称取4.875g 2-(N-吗啡啉)乙磺酸(MES)溶解在水中,用NaOH溶液调节其pH=6.9,500ml容量瓶定容。

(3)取出200mlMES溶液放入烧杯中,加入0.3g EDC,将膜全部浸入其中,30min后取出膜,再往溶液中加入0.1g NHS,将膜再次浸入,反应60min后取出。

(4)称取0.5ml乙二胺(EDA)加入到取出膜后的溶液中,将膜浸入,在黑暗环境下反应过夜。

(5)取出上一步实验的膜,用纯水清洗干净,取出200ml MES溶液,先称取0.009g GO,加入到溶液并超声至完全溶解,称取0.009g EDC加入到溶液,活化10min,再加入0.009g NHS,活化30min。

(6)将上述清洗干净的膜浸入活化后的GO溶液中,在黑暗环境下反应过夜。

(7)用去离子水彻底清洗芳香聚酰胺复合反渗透膜表面,制得接枝一层GO的芳香聚酰胺复合反渗透膜。

(8)重复步骤(3)-(6)在接枝一层GO的膜再接一层GO,用去离子水彻底清洗芳香聚酰胺复合反渗透膜表面,制得二层GO接枝的芳香聚酰胺复合反渗透膜。再次重复(3)-(6)三次,制得五层GO接枝的芳香聚酰胺复合反渗透膜。

膜通量和截留率的测试:将制得的GO接枝改性反渗透膜在1.55MPa、25℃下过滤浓度为2000ppm体积为6.0L的氯化钠水溶液30min后测试其初始渗透通量和截留率。膜通量和氯化钠截留率分别以以下公式计算:

通量=渗透液体积/(时间×膜面积);

截留率=(进料液电导率-渗透液电导率)/进料液电导率;

耐氯性实验实验与实施例1中的测试方法相同。

在1.55MPa、25℃下过滤2000ppm的氯化钠水溶液测试得到一层GO接枝改性芳香聚酰胺复合反渗透膜初始渗透通量和盐截留率见表1。

表面接枝五层GO的反渗透膜的耐氯性实验见表2。

实施例6

本实施例改性聚酰胺反渗透膜的制备方法包括以下步骤:

(1)选取原膜型号为陶氏LCLE-4040,剪取尺寸为15×10cm的芳香族聚酰胺膜纯水洗净待用。

(2)称取2.928g 2-(N-吗啡啉)乙磺酸(MES)溶解在水中,用NaOH溶液调节其pH=6,500ml容量瓶定容。

(3)取出200MES溶液放入烧杯中,加入0.1g EDC,将膜全部浸入其中,10min后取出膜,再往溶液中加入0.05g NHS,将膜再次浸入,反应30min后取出。

(4)称取0.2ml己二胺加入到取出膜后的溶液中,将膜浸入,在黑暗环境下反应过夜。

(5)取出上一步实验的膜,用纯水清洗干净,取出200ml MES溶液,先称取0.0075g GO,加入到MES溶液并超声至完全溶解,称取0.0075g EDC加入到溶液,活化10min,再加入0.0075g NHS,活化30min。

(6)将上述清洗干净的膜浸入活化后的GO溶液中,在黑暗环境下反应过夜,获得接枝一层GO的改性膜。

膜通量和截留率的测试与实施例1中的测试方法相同。

耐氯性实验与实施例1中的测试方法相同。

在1.55MPa、25℃下过滤2000ppm的氯化钠水溶液测试得到一层GO接枝改性芳香聚酰胺复合反渗透膜初始渗透通量和盐截留率分别见表1。

表面接枝一层GO的反渗透膜的耐氯性实验见图表2。

实施例7

本实施例改性聚酰胺反渗透膜的制备方法包括以下步骤:

(1)选取原膜型号为陶氏LCLE-4040,剪取尺寸为35×20cm的芳香族聚酰胺膜纯水洗净待用。

(3)取200ml纯水放入烧杯,称量0.2g EDC溶解在200ml纯水中,将膜全部浸入其中,10min后取出膜,再往溶液中加入0.1g NHS,将膜再次浸入,反应30min后取出。

(4)称取0.3ml乙二胺(EDA)加入到取出膜后的溶液中,将膜浸入,在黑暗环境下反应过夜。

(5)取出上一步实验的膜,用纯水清洗干净,取出200ml MES溶液,先称取0.009g GO,加入到MES溶液并超声至完全溶解,称取0.009g EDC加入到溶液,活化10min,再加入0.009g NHS,活化30min。

(6)将上述清洗干净的膜浸入活化后的GO溶液中,在黑暗环境下反应过夜。

(7)用去离子水彻底清洗芳香聚酰胺复合反渗透膜表面,制得一层接枝GO的芳香聚酰胺复合反渗透膜。

膜通量和截留率的测试:将制得的GO接枝改性反渗透膜在1.55MPa、25℃下过滤浓度为2000ppm体积为6.0L的氯化钠水溶液30min后测试其初始渗透通量和截留率。膜通量和氯化钠截留率分别以以下公式计算。

通量=渗透液体积/(时间×膜面积);

截留率=(进料液电导率-渗透液电导率)/进料液电导率;

耐氯性实验实验与实施例1中的测试方法相同。

在1.55MPa、25℃下过滤2000ppm的氯化钠水溶液测试得到一层GO接枝改性芳香聚酰胺复合反渗透膜初始渗透通量和盐截留率分别见表1。

表面接枝一层GO的反渗透膜的耐氯性实验见表2。

实施例8

本实施例改性聚酰胺反渗透膜的制备方法包括以下步骤:

(1)选取原膜型号为陶氏LCLE-4040,剪取尺寸为30×15cm的芳香族聚酰胺膜,将其固定在两块矩形有机玻璃框和中空硅胶垫之间,中空硅胶垫尺寸与有机玻璃框相同,用去离子水洗净膜表面。

(2)称取2.928g 2-(N-吗啡啉)乙磺酸(MES)溶解在水中,用NaOH溶液调节其pH=6,500ml容量瓶定容。

(3)取出100mlMES溶液放入烧杯中,加入0.1g EDC,将该溶液倾倒到膜表面,全部润湿膜表面反应10min。

(4)取出100mlMES溶液放入烧杯中,往溶液中加入0.05g NHS,将该溶液倾倒到已含有EDC溶液的膜表面,缓缓晃动使两种溶液混合,反应30min。

(5)称取0.1ml乙二胺(EDA)溶解在50ml水中,将此溶液倾倒到膜表面与原有溶液混合均匀,在黑暗环境下反应过夜。

(6)取出上一步实验的膜,用纯水清洗干净,取出200ml MES溶液,先称取0.0075g GO,加入溶液并超声至完全溶解,再称取0.0075g EDC加入到溶液,活化10min,再加入0.0075g NHS,活化30min。

(7)活化后的GO溶液倾倒到纯水洗净的膜表面完全浸润,在黑暗环境下反应过夜,获得接枝一层GO的改性膜,将膜用去离子水清洗干净。

膜通量和截留率的测试与实施例1中的测试方法相同。

耐氯性实验与实施例1中的测试方法相同。

在1.55MPa、25℃下过滤2000ppm的氯化钠水溶液测试得到二层GO接枝改性芳香聚酰胺复合反渗透膜初始渗透通量和盐截留率分别见表1。

表面接枝一层GO的反渗透膜的耐氯性实验见表2。

对比例1

将商品的芳香聚酰胺复合反渗透膜(LCLE-4040,陶氏)在1.5MPa、25℃下过滤浓度为2000ppm体积为6.0L的氯化钠水溶液1h后测试其初始膜性能(膜通量和截留率);然后进行耐氯性实验:配置次氯酸钠浓度为500ppm,用HCL调节pH=7,将测试完初始性能的膜完全浸泡在次氯酸钠溶液中,进行耐氯性实验,测试浸泡24h、64h和112h后的膜通量和截留率的测试(条件同上)

对比例1初始膜通量和盐截留率分别见表1。

对比例1的耐氯性实验见表2。

表1实施例1-8改性聚酰胺反渗透膜和对比例未改性原膜的初始膜通量和盐截留率结果

表2实施例1-8改性聚酰胺反渗透膜和对比例未改性原膜的耐氯性结果

表1是实施例1-8改性聚酰胺反渗透膜和对比例的未改性原膜的初始膜通量和盐截留率结果,由表1可知经过接枝改性后的初始膜通量和初始截留率都些许下降,并且随着接枝层数的增加,初始通量下降越明显;最佳的初始膜通量和截留率发生在实施例3中,即最后一步接枝乙二胺,通量与原膜基本不变,截留率有所上升,是因为乙二胺带正电荷改变了膜表面的荷电性能,膜表面带正电与钠离子发生静电斥力作用,导致截留率上升。表2是实施例1-8和对比例的改性聚酰胺反渗透膜的耐氯性结果,由图2可见,实施例1-8都表现出相对原膜很好的耐氯性,对于相同的浸泡时间24h,64h和112h,改性膜的截留率衰减都小于未改性的膜(对比例),说明改性膜具有良好的耐氯性。

本发明首先通过EDC/NHS催化反应实现多氨基物质氨基与膜表面羧基的连接;然后再通过EDC/NHS催化反应实现GO表面羧基与多氨基物质剩余氨基的连接,从而实现GO在膜表面接枝;再次本发明可以利用GO表面未反应的羧基提供酰胺化反应的羧基位点进行第二层GO层的接枝,通过控制氧化石墨烯层数可以获得不同耐氯性能的反渗透膜。同时在酰胺化反应过程中产生了大量的氯反应活性基团酰胺键,可以作为氯反应活性位点保护聚酰胺膜的酰胺键。另外,对于不同GO接枝层数的末端,含有大量的羧基或是含有大量的氨基会造成膜性能的差别,针对用GO封端或是用多氨基物质封端对改性膜性能改变进行研究。结果表明,层层接枝GO的改性膜具有很好的耐氯性,并且随着GO层数的增加,耐氯性增大;GO接枝相同层数而言,氨基封端相对于GO封端而言,能在不造成通量和脱盐率减小的情况下,显著提高耐氯性能;其制备方法简单,易于操作,溶液可重复利用。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其进行限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的普通技术人员来说,依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

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